JP2010209919A - Booster for low temperature fluid - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent heat generated by a piston for second stage compression from being transferred to a piston for first stage compression, and to efficiently raise the pressure of a low temperature fluid in a atmospheric pressure state to desired pressure by the piston for first stage compression. <P>SOLUTION: This booster 2 for the low temperature fluid includes: a piston 51 having piston rings 51a', 51b' and 51c' on an outer peripheral surface; a cylinder block 53 slidably storing the piston 51, and having a first pressurizing chamber S1 for compressing the low temperature fluid by one end surface of the piston 51, and a second pressurizing chamber S2 for further compressing the low temperature fluid compressed in the first pressurizing chamber S1 by the other end surface of the piston 51; and a heat insulating vacuum vessel 54 for storing the piston 51 and the cylinder block 53. A first cooling part 67 is formed at the cylinder block 53. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、低温の流体を圧縮して昇圧させる低温流体用昇圧装置に関するものである。   The present invention relates to a low-temperature fluid booster that compresses and pressurizes a low-temperature fluid.

従来、低温(0℃以下)の流体(例えば、水素)を圧縮して昇圧させる低温流体用昇圧装置としては、ピストンヘッドにピストンリングを有するピストン式のものが知られている(たとえば、非特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a low-temperature fluid pressure increasing device that compresses and pressurizes a low-temperature (0 ° C. or lower) fluid (for example, hydrogen), a piston-type device having a piston ring in a piston head is known (for example, non-patent). Reference 1).

遠藤拓也ほか著、「新エネルギー自動車」、山海堂、1995年1月、p.221−222Endo Takuya et al., “New Energy Vehicle”, Sankai-do, January 1995, p. 221-222

また、最近では低温流体を大気圧から1.3MPa程度にまで圧縮する第1段圧縮用のピストンと、この第1段圧縮用のピストンにより1.3MPa程度にまで圧縮された(超臨界状態の)低温流体を100MPa程度にまで圧縮する第2段圧縮用のピストンとを具備する低温流体用昇圧装置が提案されている。
しかしながら、このような第1段圧縮用のピストンと第2段圧縮用のピストンとを具備する低温流体用昇圧装置では、第2段圧縮用のピストンにより低温流体が100MPa程度にまで圧縮されることとなる。そのため、第2段圧縮用のピストンのピストンリングの内周面側に流れ込んだ高圧の低温流体が、ピストンリングの外周面をシリンダの内周面に強く押しつけるように作用し、これらピストンリングとシリンダ壁との摩擦が激しくなって、摩擦による発熱が著しく増加し、この熱が第1段圧縮用のピストンに伝わって第1段圧縮用のピストンの側に吸い込まれた大気圧状態の低温流体の一部が蒸発気化(ボイルオフ)してしまい、所望の圧力(1.3MPa程度)にまで圧縮することができないといった問題点があった。
また、これら第1段圧縮用のピストンと第2段圧縮用のピストンとを、低温流体が貯溜された一つの断熱真空容器内に収容することも提案されているが、前述したように第2段圧縮用のピストンにより発生した熱により断熱真空容器内の低温流体の一部が蒸発気化(ボイルオフ)してしまうといった問題点もあった。
Recently, a first-stage compression piston that compresses a low-temperature fluid from atmospheric pressure to about 1.3 MPa, and the first-stage compression piston compressed to about 1.3 MPa (in a supercritical state). ) A pressurizing device for a low-temperature fluid has been proposed that includes a second-stage compression piston that compresses the low-temperature fluid to about 100 MPa.
However, in the low-temperature fluid pressure booster including such a first-stage compression piston and a second-stage compression piston, the low-temperature fluid is compressed to about 100 MPa by the second-stage compression piston. It becomes. Therefore, the high-pressure, low-temperature fluid that has flowed into the inner peripheral surface of the piston ring of the second-stage compression piston acts so as to strongly press the outer peripheral surface of the piston ring against the inner peripheral surface of the cylinder. The friction with the wall becomes intense, and the heat generated by the friction is remarkably increased. This heat is transferred to the piston for the first stage compression and sucked into the piston for the first stage compression. There is a problem that a part of the gas is evaporated (boiled off) and the pressure cannot be reduced to a desired pressure (about 1.3 MPa).
In addition, it has been proposed that the first-stage compression piston and the second-stage compression piston be accommodated in one heat insulating vacuum container in which a low-temperature fluid is stored. There has also been a problem that a part of the low-temperature fluid in the heat insulating vacuum vessel is evaporated and vaporized (boiled off) due to heat generated by the stage compression piston.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、第2段圧縮用のピストンにより発生した熱が、第1段圧縮用のピストンに伝わらないようにすることができ、かつ第1段圧縮用のピストンにより大気圧状態の低温流体を所望の圧力にまで効率よく昇圧させることができる低温流体用昇圧装置を提供することを主たる目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can prevent heat generated by the second-stage compression piston from being transmitted to the first-stage compression piston. It is a main object of the present invention to provide a low-temperature fluid booster capable of efficiently boosting a low-temperature fluid in an atmospheric pressure state to a desired pressure by a piston for use.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項1に記載の低温流体用昇圧装置は、外周面にピストンリングを有するピストンと、前記ピストンを摺動可能に収容し、前記ピストンの一端面により低温流体が圧縮される第1加圧室、および前記ピストンの他端面により前記第1加圧室で圧縮された低温流体がさらに圧縮される第2加圧室を有するシリンダブロックと、前記ピストンおよび前記シリンダブロックを収容する断熱真空容器と、を備える低温流体用昇圧装置であって、前記シリンダブロックに、第1冷却部が設けられていることを特徴とする。
このような低温流体用昇圧装置によれば、シリンダブロックが第1冷却部により冷却されることとなるので、シリンダブロックの温度上昇を防止することができて、第1加圧室内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができる。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The pressurizing device for low-temperature fluid according to claim 1, a piston having a piston ring on an outer peripheral surface, a first pressurizing chamber in which the piston is slidably accommodated and the low-temperature fluid is compressed by one end surface of the piston. And a cylinder block having a second pressurizing chamber in which the low-temperature fluid compressed in the first pressurizing chamber is further compressed by the other end surface of the piston, and a heat insulating vacuum container that houses the piston and the cylinder block; A pressurizing device for low-temperature fluid comprising: a first cooling unit provided in the cylinder block.
According to such a low-temperature fluid booster, the cylinder block is cooled by the first cooling unit, so that the temperature rise of the cylinder block can be prevented and the cylinder block is sucked into the first pressurizing chamber. Evaporation of the low temperature fluid can be prevented.

請求項2に記載の低温流体用昇圧装置は、前記断熱真空容器の内部に輻射シールド板が設けられているとともに、この輻射シールド板に、第2冷却部が設けられていることを特徴とする。
このような低温流体用昇圧装置によれば、断熱真空容器の内部に設けられた輻射シールドが第2冷却部により冷却されることとなるので、断熱真空容器内の温度を低下させることができるとともに、シリンダブロックの温度上昇を防止することができて、第1加圧室内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができる。
The booster for a cryogenic fluid according to claim 2 is characterized in that a radiation shield plate is provided inside the heat insulating vacuum vessel, and a second cooling part is provided on the radiation shield plate. .
According to such a low-temperature fluid booster, the radiation shield provided inside the heat-insulated vacuum container is cooled by the second cooling unit, so that the temperature in the heat-insulated vacuum container can be lowered. The temperature rise of the cylinder block can be prevented, and evaporation of the low-temperature fluid sucked into the first pressurizing chamber can be prevented.

請求項3に記載の低温流体用昇圧装置は、前記第1加圧室と前記第2加圧室との間に位置するシリンダブロックが、低熱伝導率の材料により構成されていることを特徴とする。
このような低温流体用昇圧装置によれば、発熱量の多い第2加圧室の熱が第1加圧室に伝達されることを防止することができて、第1加圧室の温度上昇を防止することができる。
The pressurizing device for cryogenic fluid according to claim 3, wherein a cylinder block located between the first pressurizing chamber and the second pressurizing chamber is made of a material having low thermal conductivity. To do.
According to such a pressurizing device for low-temperature fluid, it is possible to prevent the heat of the second pressurizing chamber that generates a large amount of heat from being transmitted to the first pressurizing chamber, and to increase the temperature of the first pressurizing chamber. Can be prevented.

請求項4に記載の低温流体用昇圧装置は、前記断熱真空容器の内部に低温流体を貯留するタンクが設けられているとともに、前記第1の加圧室の側に位置するシリンダブロックが、前記タンク内に溜められた低温流体中に浸かるように構成されていることを特徴とする。
このような低温流体用昇圧装置によれば、タンク内に貯溜された低温流体により第1加圧室側のシリンダブロックが常に冷却されることとなるので、発熱量の多い第2加圧室の熱が第1加圧室に伝達されることを防止することができて、第1加圧室の温度上昇を防止することができる。
The pressurizing device for cryogenic fluid according to claim 4 is provided with a tank for storing a cryogenic fluid inside the heat insulating vacuum vessel, and a cylinder block located on the first pressurizing chamber side It is configured to be immersed in a low-temperature fluid stored in a tank.
According to such a low pressure fluid booster, the cylinder block on the first pressurizing chamber side is always cooled by the low temperature fluid stored in the tank. Heat can be prevented from being transmitted to the first pressurizing chamber, and a temperature rise in the first pressurizing chamber can be prevented.

請求項5に記載の燃料供給装置は、請求項1から4のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧装置と、前記低温流体用昇圧装置により昇圧された低温流体をガス化する蒸発器と、前記蒸発器によりガス化された低温流体を一時貯溜しておく気蓄器とが設けられていることを特徴とする。
このような燃料供給装置によれば、低温流体用昇圧装置により昇圧された低温流体は、蒸発器によりガス化されて一時気蓄器に溜められた後、ユースポイント(例えば、エンジン等)に供給されることとなる。
A fuel supply device according to claim 5 is a cryogenic fluid booster according to any one of claims 1 to 4, and an evaporator that gasifies the cryogenic fluid boosted by the cryogenic fluid booster. And an air reservoir for temporarily storing a low-temperature fluid gasified by the evaporator.
According to such a fuel supply device, the low-temperature fluid boosted by the low-temperature fluid booster is gasified by the evaporator and stored in the temporary air reservoir, and then supplied to a use point (for example, an engine or the like). Will be.

本発明によれば、第2段圧縮用のピストンにより発生した熱が、第1段圧縮用のピストンに伝わらないようにすることができ、かつ第1段圧縮用のピストンにより大気圧状態の低温流体を所望の圧力にまで効率よく昇圧させることができるという効果を奏する。   According to the present invention, heat generated by the second-stage compression piston can be prevented from being transmitted to the first-stage compression piston, and the first-stage compression piston can reduce the atmospheric pressure to a low temperature. There is an effect that the fluid can be efficiently boosted to a desired pressure.

本発明による低温流体用昇圧装置の第1参考実施形態を具備した燃料供給装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel supply apparatus including a first reference embodiment of a booster for a cryogenic fluid according to the present invention. 本発明による低温流体用昇圧装置の第2参考実施形態を具備した燃料供給装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel supply apparatus which comprised 2nd Embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧装置の第3参考実施形態を具備した燃料供給装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel supply apparatus which comprised the 3rd embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧装置の第1実施形態を具備した燃料供給装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel supply apparatus which comprised 1st Embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧装置の第2実施形態を具備した燃料供給装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel supply apparatus which comprised 2nd Embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧装置の第3実施形態を具備した燃料供給装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel supply apparatus which comprised 3rd Embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧装置の第4参考実施形態を具備した燃料供給装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel supply apparatus which comprised the 4th reference embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧装置の第5参考実施形態を示す図であって、(a)は概略縦断面図、(b)シリンダライナの全体斜視図である。It is a figure which shows 5th reference embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention, Comprising: (a) is a schematic longitudinal cross-sectional view, (b) It is a whole perspective view of a cylinder liner. 本発明による低温流体用昇圧装置の第6参考実施形態を示す図であって、(a)は概略縦断面図、(b)シリンダライナの全体斜視図である。It is a figure which shows 6th reference embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention, Comprising: (a) is a schematic longitudinal cross-sectional view, (b) It is a whole perspective view of a cylinder liner. 本発明による低温流体用昇圧装置の第6参考実施形態を具備した燃料供給装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel supply apparatus which comprised the 6th reference embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧装置の第7参考実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 7th reference embodiment of the pressure | voltage rise apparatus for low temperature fluid by this invention.

以下、本発明による低温流体用昇圧装置の第1参考実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧装置1は、第1段圧縮部10と、第2段圧縮部20とを主たる要素として構成されたものである。
第1段圧縮部10は、ピストン(第1のピストン)11と、ピストンロッド12と、シリンダブロック(第1のシリンダブロック)13と、断熱真空容器(第1の断熱真空容器)14とを備えたものである。
ピストン11は、シリンダブロック13の内部に形成されたシリンダ13a内に往復動可能に収容された概略円筒状を呈する部材であり、その一端面(図1において下側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)が圧縮され得るようになっている。
また、ピストン11の外周面(すなわち、シリンダ13aの内周面(シリンダ壁)と対向する面)には図示しないリング溝が形成されているとともに、このリング溝内にはピストンリング11aが配置されている。
Hereinafter, a first reference embodiment of a booster for a cryogenic fluid according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the pressurizing apparatus 1 for low temperature fluid according to the present embodiment is configured with a first stage compression unit 10 and a second stage compression unit 20 as main elements.
The first stage compression unit 10 includes a piston (first piston) 11, a piston rod 12, a cylinder block (first cylinder block) 13, and an adiabatic vacuum container (first adiabatic vacuum container) 14. It is a thing.
The piston 11 is a member having a substantially cylindrical shape that is accommodated in a cylinder 13a formed inside the cylinder block 13 so as to be able to reciprocate. A low-temperature fluid (for example, a lower end surface in FIG. 1) , Liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas, liquefied propane gas, etc.) can be compressed.
A ring groove (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the piston 11 (that is, the surface facing the inner peripheral surface (cylinder wall) of the cylinder 13a), and the piston ring 11a is disposed in the ring groove. ing.

ピストンロッド12は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、ピストン11の他端面中央部に連結されているとともに、その他端部は、図示しない動力伝達部に接続されている。
動力伝達部は、図示しない駆動源からの動力によりピストンロッド12を、例えば、2mmのストロークで上下方向に直線的に往復動させるものである。
The piston rod 12 is a substantially rod-shaped member having a circular shape in cross section, and one end thereof is coupled to the center of the other end surface of the piston 11 and the other end is connected to a power transmission unit (not shown). Yes.
The power transmission unit linearly reciprocates the piston rod 12 in a vertical direction with a stroke of 2 mm, for example, by power from a drive source (not shown).

シリンダブロック13は、その内部に概略中空円筒状のシリンダ13aを有する部材である。シリンダ13aの底面(図1において下側の面)には、大気圧状態の低温流体が流入する流体流入口13bが設けられており、また、シリンダ13aの内周面(図1において右側の面)には、圧縮された(1.3MPa程度に昇圧された)低温流体が流出する流体流出口13cが設けられている。流体流入口13bの上流側近傍および流体流出口13cの下流側近傍に位置する配管17にはそれぞれ逆止弁(チェック弁)15,16が設けられている。   The cylinder block 13 is a member having a generally hollow cylindrical cylinder 13a therein. The bottom surface of the cylinder 13a (the lower surface in FIG. 1) is provided with a fluid inlet 13b into which a low-temperature fluid in an atmospheric pressure flows, and the inner peripheral surface of the cylinder 13a (the right surface in FIG. 1). ) Is provided with a fluid outlet 13c through which a compressed low-temperature fluid (pressurized to about 1.3 MPa) flows out. Check valves (check valves) 15 and 16 are provided on the pipes 17 located near the upstream side of the fluid inlet 13b and near the downstream side of the fluid outlet 13c, respectively.

断熱真空容器14は、その内部が真空とされ、かつその内部に、例えば、銅板等の輻射シールド板(図示せず)が配置された容器である。この断熱真空容器14内には、低温流体Lが貯溜(あるいは別途供給)されるようになっており、前述したシリンダブロック13の略全体が低温流体L内に浸かるように収容されている。   The adiabatic vacuum container 14 is a container in which the inside is evacuated and a radiation shield plate (not shown) such as a copper plate is disposed therein. A low temperature fluid L is stored (or supplied separately) in the adiabatic vacuum container 14, and substantially the entire cylinder block 13 described above is accommodated so as to be immersed in the low temperature fluid L.

以上の構成から、第1段圧縮部10では、駆動源からの動力により上下方向へ直線的に往復動するピストンロッド12により、このピストンロッド12の一端部に接続されたピストン11がシリンダ13a内を往復動し、流体流入口13bからシリンダ13a内に吸入された低温流体が、ピストン11の一端面により圧縮されて、所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)に加圧(昇圧)された後、流体流出口13cからシリンダブロック14の外部に導き出されるようになっている。   From the above configuration, in the first stage compression unit 10, the piston 11 connected to one end of the piston rod 12 is moved into the cylinder 13a by the piston rod 12 that linearly reciprocates in the vertical direction by the power from the drive source. The low-temperature fluid sucked into the cylinder 13a from the fluid inlet 13b is compressed by one end surface of the piston 11 and pressurized (increased) to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa). Then, it is led out of the cylinder block 14 from the fluid outlet 13c.

第2段圧縮部20は、ピストン(第2のピストン)21と、ピストンロッド22と、シリンダブロック(第2のシリンダブロック)23と、断熱真空容器(第2の断熱真空容器)24とを備えたものである。
ピストン21は、シリンダブロック23の内部に形成されたシリンダ23a内に往復動可能に収容された概略円筒状を呈する部材であり、その一端面(図1において下側の端面)により第1段圧縮部10で圧縮された低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)がさらに圧縮され得るようになっている。
また、ピストン21の外周面(すなわち、シリンダ23aの内周面(シリンダ壁)と対向する面)には図示しないリング溝が形成されているとともに、このリング溝内にはピストンリング21aが配置されている。
The second stage compression unit 20 includes a piston (second piston) 21, a piston rod 22, a cylinder block (second cylinder block) 23, and a heat insulating vacuum container (second heat insulating vacuum container) 24. It is a thing.
The piston 21 is a member having a substantially cylindrical shape that is accommodated in a cylinder 23a formed inside the cylinder block 23 so as to be able to reciprocate. The piston 21 is compressed in the first stage by its one end surface (the lower end surface in FIG. 1). The low-temperature fluid compressed in the unit 10 (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas, liquefied propane gas, etc.) can be further compressed.
A ring groove (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the piston 21 (that is, the surface facing the inner peripheral surface (cylinder wall) of the cylinder 23a), and the piston ring 21a is disposed in the ring groove. ing.

ピストンロッド22は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、ピストン21の他端面中央部に連結されているとともに、その他端部は、図示しない動力伝達部に接続されている。
動力伝達部は、図示しない駆動源からの動力によりピストンロッド22を、例えば、2mmのストロークで上下方向に直線的に往復動させるものである。
The piston rod 22 is a substantially rod-like member that has a circular shape in cross section, and has one end connected to the center of the other end surface of the piston 21 and the other end connected to a power transmission unit (not shown). Yes.
The power transmission unit linearly reciprocates the piston rod 22 in a vertical direction with a stroke of 2 mm, for example, by power from a drive source (not shown).

シリンダブロック23は、その内部に概略中空円筒状のシリンダ23aを有する部材である。シリンダ23aの底面(図1において下側の面)には、第1段圧縮部10で圧縮された低温流体が流入する流体流入口23bが設けられており、また、シリンダ23aの内周面(図1において右側の面)には、圧縮された(100MPa程度に昇圧された)低温流体が流出する流体流出口23cが設けられている。流体流入口23bの上流側に位置する配管17には前述した逆止弁(チェック弁)16が配置されており、流体流出口23cの下流側近傍に位置する配管17には逆止弁(チェック弁)25が設けられている。   The cylinder block 23 is a member having a generally hollow cylindrical cylinder 23a therein. The bottom surface of the cylinder 23a (the lower surface in FIG. 1) is provided with a fluid inflow port 23b into which the low-temperature fluid compressed by the first stage compression unit 10 flows, and the inner peripheral surface of the cylinder 23a ( The right side surface in FIG. 1 is provided with a fluid outlet 23c through which a compressed low-temperature fluid (pressurized to about 100 MPa) flows out. The above-described check valve (check valve) 16 is arranged in the pipe 17 located upstream of the fluid inlet 23b, and the check valve (check) is arranged in the pipe 17 located near the downstream side of the fluid outlet 23c. Valve) 25 is provided.

断熱真空容器24は、その内部が真空とされ、かつその内部に、例えば、銅板等の輻射シールド板(図示せず)が配置された容器であり、その内部に前述したシリンダブロック23が収容されている。   The adiabatic vacuum container 24 is a container in which the inside is evacuated and a radiation shield plate (not shown) such as a copper plate is disposed therein, and the above-described cylinder block 23 is accommodated in the container. ing.

以上の構成から、第2段圧縮部20では、駆動源からの動力により上下方向へ直線的に往復動するピストンロッド22により、このピストンロッド22の一端部に接続されたピストン21がシリンダ23a内を往復動し、流体流入口23bからシリンダ23a内に吸入された低温流体が、ピストン21の一端面により圧縮されて、所望の圧力(例えば、100MPa程度)に加圧(昇圧)された後、流体流出口23cから断熱真空容器24の外部に導き出されるようになっている。   With the above configuration, in the second stage compression unit 20, the piston 21 connected to one end of the piston rod 22 is moved into the cylinder 23a by the piston rod 22 that linearly reciprocates in the vertical direction by the power from the drive source. The low-temperature fluid sucked into the cylinder 23a from the fluid inflow port 23b is compressed by one end surface of the piston 21 and pressurized (pressure-increasing) to a desired pressure (for example, about 100 MPa), It is led out of the heat insulating vacuum vessel 24 from the fluid outlet 23c.

そして、逆止弁25よりも下流側に位置する配管17には、第2段圧縮部20により圧縮された低温流体を加熱してガス化させる蒸発器(熱交換器)30と、この蒸発器30によりガス化された低温流体を一時(一旦)貯めておく(貯溜しておく)気蓄器(蓄圧器)40とが設けられている。気蓄器40内のガス化された低温流体は、配管17を介してユースポイント(例えば、エンジン等)に供給されるとともに消費される。そして、これら蒸発器30と、気蓄器40と、低温流体用昇圧装置1とを主たる要素として燃料供給装置が構成されている。   The pipe 17 positioned downstream of the check valve 25 includes an evaporator (heat exchanger) 30 that heats and gasifies the low-temperature fluid compressed by the second-stage compression unit 20, and the evaporator An air accumulator (accumulator) 40 that temporarily stores (stores) the low-temperature fluid gasified by 30 is provided. The gasified cryogenic fluid in the gas accumulator 40 is supplied to a use point (for example, an engine or the like) via the pipe 17 and consumed. And the fuel supply apparatus is comprised by making these evaporator 30, the gas accumulator 40, and the pressurizer 1 for low temperature fluids into the main elements.

本実施形態による低温流体用昇圧装置1によれば、第1段圧縮部10と第2段圧縮部20とが分離独立して設けられている(構成されている)ので、発熱量の多い第2段圧縮部20の熱が第1段圧縮部10に伝達されることを防止することができて、第1段圧縮部10の温度上昇を防止することができる。
これにより、シリンダ13a内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまで効率よく圧縮することができるとともに、断熱真空容器14内に貯められた低温流体の蒸発気化を防止することができる。
According to the pressurizing device 1 for low-temperature fluid according to the present embodiment, the first-stage compression unit 10 and the second-stage compression unit 20 are provided separately (configured), so that the first heat generation amount is large. The heat of the two-stage compression unit 20 can be prevented from being transmitted to the first-stage compression unit 10, and the temperature rise of the first-stage compression unit 10 can be prevented.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the cylinder 13a can be prevented, the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa), and a heat insulating vacuum vessel Evaporation of the low temperature fluid stored in 14 can be prevented.

本発明による低温流体用昇圧装置の第2参考実施形態を、図2を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧装置1aは、第1段圧縮部10の流体流出口13cと第2段圧縮部20の流体流入口23bとを連通する配管17aが、低熱伝導率の材料(例えば、SUS304、SUS316、チタン合金等)で構成されているという点で前述した第1参考実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1参考実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A second reference embodiment of the pressure booster for cryogenic fluid according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the pressurizing device 1a for low-temperature fluid in the present embodiment, the pipe 17a that connects the fluid outlet 13c of the first stage compression unit 10 and the fluid inlet 23b of the second stage compression unit 20 has a low thermal conductivity material (for example, SUS304, SUS316, titanium alloy, etc.), which differs from that of the first reference embodiment described above. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st reference embodiment mentioned above.

本実施形態による低温流体用昇圧装置1aによれば、第1段圧縮部10と第2段圧縮部20とが、低熱伝導率の材料からなる配管17aにより接続されているので、発熱量の多い第2段圧縮部20の熱が第1段圧縮部10に伝達されることをさらに防止することができて、第1段圧縮部10の温度上昇をさらに防止することができる。
これにより、シリンダ13a内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまでさらに効率よく圧縮することができるとともに、断熱真空容器14内に貯められた低温流体の蒸発気化をさらに防止することができる。
なお、第2段圧縮部20における発熱量が数百Wとした場合に、第1段圧縮部10に伝達される熱量が10W以下となるように、配管17aの材料、管長さ、および管厚みが選択されていればさらに好適である。
これにより、第1段圧縮部10における低温流体の蒸発気化量を略ゼロ(零)にすることができる。
According to the cryogenic fluid booster 1a according to the present embodiment, the first-stage compression unit 10 and the second-stage compression unit 20 are connected by the pipe 17a made of a material having a low thermal conductivity, so that a large amount of heat is generated. The heat of the second stage compression unit 20 can be further prevented from being transmitted to the first stage compression unit 10, and the temperature rise of the first stage compression unit 10 can be further prevented.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the cylinder 13a can be prevented, the low temperature fluid can be more efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa), and an adiabatic vacuum can be obtained. It is possible to further prevent evaporation of the low temperature fluid stored in the container 14.
In addition, when the calorific value in the second stage compression unit 20 is several hundred W, the material, pipe length, and pipe thickness of the pipe 17a are set so that the amount of heat transmitted to the first stage compression unit 10 is 10 W or less. If is selected, it is more preferable.
Thereby, the evaporation amount of the low temperature fluid in the 1st stage compression part 10 can be made into substantially zero (zero).

本発明による低温流体用昇圧装置の第3参考実施形態を、図3を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧装置1bは、シリンダブロック23を冷却するための第1冷却部27と、輻射シールド板26を冷却するための第2冷却部28とを具備しているという点で前述した第1参考実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1参考実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A third reference embodiment of the cryogenic fluid booster according to the present invention will be described with reference to FIG.
The low-temperature fluid booster 1b according to this embodiment includes a first cooling unit 27 for cooling the cylinder block 23 and a second cooling unit 28 for cooling the radiation shield plate 26. It differs from that of the first reference embodiment described above. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st reference embodiment mentioned above.

第1冷却部27は、シリンダブロック23の外周面に接するようにして配置された配管17からなり、この配管17内を通過する低温流体によってシリンダ23a内で発生した熱が持ち去られる(奪われる)とともに、第2段圧縮部20aの低温化が図られるようになっている。
第2冷却部28は、輻射シールド板26の外周面(あるいは内周面)に接するようにして配置された配管17からなり、この配管17内を通過する低温流体によって輻射シールド板26全体が冷却され、第2段圧縮部20aのさらなる低温化が図られるようになっている。
The first cooling unit 27 includes a pipe 17 disposed so as to be in contact with the outer peripheral surface of the cylinder block 23, and heat generated in the cylinder 23 a is taken away (taken away) by the low-temperature fluid passing through the pipe 17. At the same time, the temperature of the second stage compression unit 20a can be lowered.
The second cooling unit 28 includes a pipe 17 disposed so as to be in contact with the outer peripheral surface (or inner peripheral surface) of the radiation shield plate 26, and the entire radiation shield plate 26 is cooled by the low-temperature fluid passing through the pipe 17. Thus, the temperature of the second stage compression unit 20a can be further reduced.

本実施形態による低温流体用昇圧装置1bによれば、第1段圧縮部10と第2段圧縮部20aとが分離独立して設けられている(構成されている)ので、発熱量の多い第2段圧縮部20aの熱が第1段圧縮部10に伝達されることを防止することができて、第1段圧縮部10の温度上昇を防止することができる。
これにより、シリンダ13a内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまで効率よく圧縮することができるとともに、断熱真空容器14内に貯められた低温流体の蒸発気化を防止することができる。
また、第1冷却部27および第2冷却部28内を通過する低温流体に、第2段圧縮部20aで発生した熱が奪い去られることとなるので、第2段圧縮部20の温度上昇をより一層防止することができて、第1段圧縮部10の温度上昇をより一層防止することができる。
According to the pressurizing device 1b for a low-temperature fluid according to the present embodiment, the first stage compression unit 10 and the second stage compression unit 20a are provided separately (configured), so the first heat generation amount is large. The heat of the two-stage compression unit 20a can be prevented from being transmitted to the first-stage compression unit 10, and the temperature rise of the first-stage compression unit 10 can be prevented.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the cylinder 13a can be prevented, the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa), and a heat insulating vacuum vessel Evaporation of the low temperature fluid stored in 14 can be prevented.
Further, since the heat generated in the second stage compression unit 20a is taken away by the low temperature fluid passing through the first cooling unit 27 and the second cooling unit 28, the temperature rise of the second stage compression unit 20 is prevented. This can be further prevented, and the temperature rise of the first stage compression unit 10 can be further prevented.

なお、本実施形態では第1冷却部27および第2冷却部28の双方を具備させたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、いずれか一方の冷却部のみを具備させることも可能である。
また、これら冷却部の双方あるいはいずれか一方と、第2実施形態のところで説明した配管17aとを組み合わせることも可能であり、これによりさらなる効果が期待できる。
In addition, although this embodiment demonstrated what comprised both the 1st cooling part 27 and the 2nd cooling part 28, this invention is not limited to this, It comprises only any one cooling part. It is also possible to make it.
Moreover, it is also possible to combine both or any one of these cooling parts, and the piping 17a demonstrated in 2nd Embodiment, and can anticipate the further effect by this.

本発明による低温流体用昇圧装置の第1実施形態を、図4を用いて説明する。
図4に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧装置2は、ピストン51と、ピストンロッド52と、シリンダブロック53と、断熱真空容器54とを主たる要素として構成されたものである。
ピストン51は、シリンダブロック53の内部に形成されたシリンダ53a内に往復動可能に収容された断面視略十字状を呈する概略円筒状の部材であり、その大径部51aの一端面(図1において上側の端面)および小径部51bの一端面(図1において下側の面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)がそれぞれ圧縮され得るようになっている。
また、これらピストン51の大径部51aおよび小径部51bの外周面(すなわち、シリンダ53aの内周面(シリンダ壁)と対向する面)にはそれぞれリング溝が形成されているとともに、これらリング溝内にはピストンリング51a’,51b’がそれぞれ配置されている。
A first embodiment of a cryogenic fluid booster according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the pressurizing device 2 for low temperature fluid according to the present embodiment is configured with a piston 51, a piston rod 52, a cylinder block 53, and a heat insulating vacuum vessel 54 as main elements.
The piston 51 is a substantially cylindrical member having a substantially cross shape in cross-sectional view and accommodated in a cylinder 53a formed inside the cylinder block 53 so as to be reciprocally movable. One end surface of the large-diameter portion 51a (FIG. 1). The low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide, liquefied natural gas, liquefied propane gas, etc.) is compressed by one end face (the lower face in FIG. 1) of the small diameter portion 51b. To get.
In addition, ring grooves are formed on the outer peripheral surfaces of the large-diameter portion 51a and the small-diameter portion 51b of the piston 51 (that is, the surfaces facing the inner peripheral surface (cylinder wall) of the cylinder 53a). Piston rings 51 a ′ and 51 b ′ are respectively arranged in the inside.

大径部51aを挟んで小径部51bと反対の側には、シリンダヘッド55の中央部を貫通する中径部51cが設けられている。この中径部51cの外周面(すなわち、シリンダヘッド55の内周面と対向する面)にはリング溝が形成されているとともに、このリング溝内にはピストンリング51c’が配置されている。
ピストン51の内部には、大径部51aの一端面に向かって開口する流路入口51d’と、小径部51bの一端面に開口する流路出口51”とを連通する連通路51dが形成されている。また、流路出口51”の下流側近傍には、第1の吐出ポート51eが設けられている。
On the opposite side of the large-diameter portion 51a from the small-diameter portion 51b, an intermediate-diameter portion 51c that penetrates the central portion of the cylinder head 55 is provided. A ring groove is formed on the outer peripheral surface of the medium diameter portion 51c (that is, the surface facing the inner peripheral surface of the cylinder head 55), and a piston ring 51c ′ is disposed in the ring groove.
Inside the piston 51, a communication passage 51d is formed which communicates a flow path inlet 51d 'opening toward one end face of the large diameter part 51a and a flow path outlet 51 "opening at one end face of the small diameter part 51b. Further, a first discharge port 51e is provided in the vicinity of the downstream side of the flow path outlet 51 ″.

ピストンロッド52は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、中径部51cの一端面中央部に連結されているとともに、その他端部は、図示しない動力伝達部に接続されている。
動力伝達部は、図示しない駆動源からの動力によりピストンロッド52を、例えば、2mmのストロークで上下方向に直線的に往復動させるものである。
The piston rod 52 is a substantially rod-like member having a circular shape in cross section, and one end thereof is connected to the center of one end surface of the medium diameter portion 51c, and the other end is connected to a power transmission unit (not shown). Has been.
The power transmission unit linearly reciprocates the piston rod 52 in a vertical direction with a stroke of 2 mm, for example, by power from a drive source (not shown).

シリンダブロック53は、その内部に概略中空円筒状のシリンダ53aを有する部材である。また、シリンダ53aは、ピストン51の大径部51aを摺動可能に収容する第1のシリンダ53a’と、ピストン51の小径部51bを摺動可能に収容する第2のシリンダ53a”とを有している。この第2のシリンダ53a”の外側には、シリンダブロック53の外周面に接するようにして配置された配管57からなる第1冷却部67が設けられており、この配管57内を通過する低温流体によって第2のシリンダ53a”内で発生した熱が持ち去られる(奪われる)ようになっている。
シリンダブロック53の底部(図4における下端部)には、第2の吐出ポート53bが設けられているとともに、シリンダブロック53の頂部(図4における上端部)には、シリンダヘッド55が設けられている。
シリンダヘッド55は、シリンダブロック53の一端面(図4において上側の端面)を覆って、シリンダブロック53の内部に形成された第1のシリンダ53a’の開口端を塞ぐものである。
このシリンダヘッド55の一端面(図4において下側の端面)、すなわち、大径部51aの一端面と対向する側の面には、吸入ポート55aが設けられている。この吸入ポート55aおよび前述した第1の吐出ポート51e、第2の吐出ポート53bにはそれぞれ、ボール型チェックバルブ56(簡略化のためスプリングは図示していない)が設けられており、低温流体の吸入および吐出が制御されるようになっている。
また、吸入ポート55aおよび第2の吐出ポート53bには、それぞれ配管57が接続されている。
The cylinder block 53 is a member having a substantially hollow cylindrical cylinder 53a therein. The cylinder 53a includes a first cylinder 53a ′ that slidably accommodates the large-diameter portion 51a of the piston 51, and a second cylinder 53a ″ that slidably accommodates the small-diameter portion 51b of the piston 51. Outside the second cylinder 53a ″, there is provided a first cooling part 67 comprising a pipe 57 arranged so as to be in contact with the outer peripheral surface of the cylinder block 53. The heat generated in the second cylinder 53a ″ is taken away (taken away) by the passing low-temperature fluid.
A second discharge port 53b is provided at the bottom (lower end in FIG. 4) of the cylinder block 53, and a cylinder head 55 is provided at the top (upper end in FIG. 4) of the cylinder block 53. Yes.
The cylinder head 55 covers one end surface (the upper end surface in FIG. 4) of the cylinder block 53 and closes the opening end of the first cylinder 53 a ′ formed inside the cylinder block 53.
A suction port 55a is provided on one end face of the cylinder head 55 (the lower end face in FIG. 4), that is, the face facing the one end face of the large-diameter portion 51a. Each of the suction port 55a and the first discharge port 51e and the second discharge port 53b described above is provided with a ball type check valve 56 (a spring is not shown for simplification). Inhalation and discharge are controlled.
A pipe 57 is connected to each of the suction port 55a and the second discharge port 53b.

断熱真空容器54は、その内部が真空とされ、かつその内部に、例えば、銅板等の輻射シールド板66が配置された容器であり、その内部に前述したシリンダブロック53が収容されている。輻射シールド板66の外周面には、この外周面に接するようにして配置された配管57からなる第2冷却部68が設けられており、この配管57内を通過する低温流体によって輻射シールド板66全体が冷却されるようになっている。   The adiabatic vacuum vessel 54 is a vessel in which the inside is evacuated and a radiation shield plate 66 such as a copper plate is disposed therein, and the above-described cylinder block 53 is accommodated therein. A second cooling unit 68 including a pipe 57 disposed so as to be in contact with the outer peripheral surface is provided on the outer peripheral surface of the radiation shield plate 66, and the radiation shield plate 66 is formed by a low-temperature fluid passing through the pipe 57. The whole is cooled.

以上の構成から、駆動源からの動力によりピストンロッド52が上下方向へ直線的に往復動させられると、このピストンロッド52に連結されたピストン51が上下方向へ直線的に往復動し、配管57を通って吸入ポート55aから第1加圧室(すなわち、大径部51aの一端面、シリンダヘッド55の一端面、および第1のシリンダ53a’の内周面により囲まれた空間)S1内に低温流体が吸入される。第1加圧室S1内に吸入された低温流体は、大径部51aの一端面により圧縮されて、所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)に加圧(昇圧)された後、連通路51dおよび第1の吐出ポート51eを通って第2加圧室(すなわち、小径部51bの一端面、第2のシリンダ53a”の底面、および第2のシリンダ53a”の内周面により囲まれた空間)S2内に導かれる。第2加圧室S2内に導かれた低温流体は、小径部51bの一端面により圧縮されて、所望の圧力(例えば、100MPa程度)に加圧(昇圧)された後、第2の吐出ポート53bから配管57を通って断熱真空容器54の外部に導き出されるようになっている。   From the above configuration, when the piston rod 52 is linearly reciprocated in the vertical direction by the power from the drive source, the piston 51 coupled to the piston rod 52 is linearly reciprocated in the vertical direction, and the pipe 57 Through the suction port 55a and into the first pressurizing chamber (that is, the space surrounded by one end surface of the large diameter portion 51a, one end surface of the cylinder head 55, and the inner peripheral surface of the first cylinder 53a ') S1. Cold fluid is inhaled. The low-temperature fluid sucked into the first pressurizing chamber S1 is compressed by one end surface of the large-diameter portion 51a and pressurized (pressurized) to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa), and then communicated. 51d and the first discharge port 51e are surrounded by the second pressurizing chamber (that is, one end surface of the small diameter portion 51b, the bottom surface of the second cylinder 53a ″, and the inner peripheral surface of the second cylinder 53a ″). Space) is led into S2. The low-temperature fluid introduced into the second pressurizing chamber S2 is compressed by one end surface of the small diameter portion 51b and pressurized (pressurized) to a desired pressure (for example, about 100 MPa), and then the second discharge port. 53b is led out of the heat insulating vacuum vessel 54 through the pipe 57.

そして、断熱真空容器54の下流側に位置する配管57には、第2の吐出ポート53bから吐出された低温流体を加熱してガス化させる蒸発器(熱交換器)30と、この蒸発器30によりガス化された低温流体を一時(一旦)貯めておく(貯溜しておく)気蓄器(蓄圧器)40とが設けられている。気蓄器40内のガス化された低温流体は、配管57を介してユースポイント(例えば、エンジン等)に供給されるとともに消費される。そして、これら蒸発器30と、気蓄器40と、低温流体用昇圧装置1とを主たる要素として燃料供給装置が構成されている。   The pipe 57 located on the downstream side of the heat insulating vacuum vessel 54 is provided with an evaporator (heat exchanger) 30 that heats and gasifies the low-temperature fluid discharged from the second discharge port 53b, and the evaporator 30. An air accumulator (accumulator) 40 is provided for temporarily (temporarily) accumulating (temporarily) storing the low-temperature fluid gasified by the above. The gasified low-temperature fluid in the air reservoir 40 is supplied to a use point (for example, an engine or the like) via the pipe 57 and consumed. And the fuel supply apparatus is comprised by making these evaporator 30, the gas accumulator 40, and the pressurizer 1 for low temperature fluids into the main elements.

本実施形態による低温流体用昇圧装置2によれば、第1冷却部67により第2加圧室S2側のシリンダブロック53が冷却されるとともに、第2冷却部68により輻射シールド板66全体が冷却されるようになっているので、発熱量の多い第2加圧室S2の熱が第1加圧室S1に伝達されることを防止することができて、第1加圧室S1の温度上昇を防止することができる。
これにより、第1加圧室S1内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまで効率よく圧縮することができる。
According to the cryogenic fluid booster 2 according to this embodiment, the first cooling unit 67 cools the cylinder block 53 on the second pressurizing chamber S2 side, and the second cooling unit 68 cools the entire radiation shield plate 66. As a result, it is possible to prevent the heat of the second pressurizing chamber S2 that generates a large amount of heat from being transmitted to the first pressurizing chamber S1, and to increase the temperature of the first pressurizing chamber S1. Can be prevented.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the first pressurizing chamber S1 can be prevented, and the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa).

なお、本実施形態では第1冷却部67および第2冷却部68の双方を具備させたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、いずれか一方の冷却部のみを具備させることも可能である。   In addition, although this embodiment demonstrated what comprised both the 1st cooling part 67 and the 2nd cooling part 68, this invention is not limited to this, It comprises only any one cooling part. It is also possible to make it.

本発明による低温流体用昇圧装置の第2実施形態を、図5を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧装置2aは、少なくとも第1のシリンダ53a’と第2のシリンダ53a”との間に位置するシリンダブロック153のフランジ部Fが、低熱伝導率の材料(例えば、SUS304、SUS316、チタン合金等)で構成されているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。すなわち、第1実施形態のところで説明した第1冷却部67および第2冷却部68の代わりに、低熱伝導率の材料からなるフランジ部Fを有するシリンダブロック153が設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A second embodiment of the low temperature fluid booster according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the pressurizing device 2a for low-temperature fluid in the present embodiment, the flange portion F of the cylinder block 153 positioned at least between the first cylinder 53a ′ and the second cylinder 53a ″ is made of a material having a low thermal conductivity (for example, SUS304). SUS316, titanium alloy, etc., which differs from that of the first embodiment described above, that is, instead of the first cooling portion 67 and the second cooling portion 68 described in the first embodiment. The first embodiment is different from the first embodiment in that a cylinder block 153 having a flange portion F made of a material having a low thermal conductivity is provided, and other components are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment mentioned above.

本実施形態による低温流体用昇圧装置2aによれば、低熱伝導率の材料からなるフランジ部Fにより発熱量の多い第2加圧室S2の熱が第1加圧室S1に伝達されることを防止することができて、第1加圧室S1の温度上昇を防止することができる。
これにより、第1加圧室S1内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまで効率よく圧縮することができる。
なお、第2加圧室S2における発熱量が数百Wとした場合に、第1加圧室S1に伝達される熱量が10W以下となるように、フランジ部Fの材料および板厚が選択されていればさらに好適である。
これにより、第1加圧室S1における低温流体の蒸発気化量を略ゼロ(零)にすることができる。
According to the cryogenic fluid booster 2a according to the present embodiment, the heat of the second pressurizing chamber S2 having a large calorific value is transmitted to the first pressurizing chamber S1 by the flange portion F made of a material having low thermal conductivity. It is possible to prevent the temperature of the first pressurizing chamber S1 from rising.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the first pressurizing chamber S1 can be prevented, and the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa).
Note that the material and thickness of the flange portion F are selected so that the amount of heat transmitted to the first pressurizing chamber S1 is 10 W or less when the heat generation amount in the second pressurizing chamber S2 is several hundred W. If so, it is more preferable.
Thereby, the evaporation amount of the low temperature fluid in the first pressurizing chamber S1 can be made substantially zero (zero).

本発明による低温流体用昇圧装置の第3実施形態を、図6を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧装置2bは、第1実施形態のところで説明した第1冷却部67および第2冷却部68の代わりに、断熱真空容器154の内部にタンクTが設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A third embodiment of the cryogenic fluid booster according to the present invention will be described with reference to FIG.
The pressurizing device 2b for low-temperature fluid in the present embodiment is provided with a tank T inside the heat insulating vacuum vessel 154 instead of the first cooling unit 67 and the second cooling unit 68 described in the first embodiment. This is different from that of the first embodiment described above. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment mentioned above.

タンクTは、断熱真空容器154の上部に配置されており、その内部には低温流体Lが貯溜(あるいは別途供給)されている。また、図6に示すように、シリンダブロック53の上部(すなわち、内部に第1加圧室S1が存する部分)のみが低温流体L中に浸かるように構成されている。   The tank T is disposed on the upper part of the heat insulating vacuum vessel 154, and the low temperature fluid L is stored (or supplied separately) therein. Further, as shown in FIG. 6, only the upper portion of the cylinder block 53 (that is, the portion where the first pressurizing chamber S1 exists) is immersed in the low temperature fluid L.

本実施形態による低温流体用昇圧装置2bによれば、タンクT内に貯溜(あるいは別途供給)された低温流体Lにより第1加圧室S1側のシリンダブロック53が常に冷却されることとなるので、発熱量の多い第2加圧室S2の熱が第1加圧室S1に伝達されることを防止することができて、第1加圧室S1の温度上昇を防止することができる。
これにより、第1加圧室S1内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまで効率よく圧縮することができる。
According to the pressurizing device 2b for low temperature fluid according to the present embodiment, the cylinder block 53 on the first pressurizing chamber S1 side is always cooled by the low temperature fluid L stored (or supplied separately) in the tank T. The heat of the second pressurizing chamber S2, which generates a large amount of heat, can be prevented from being transmitted to the first pressurizing chamber S1, and the temperature rise of the first pressurizing chamber S1 can be prevented.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the first pressurizing chamber S1 can be prevented, and the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa).

本発明による低温流体用昇圧装置の第4参考実施形態を、図7を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧装置3は、図3に示す第1段圧縮部10が省略されているとともに、第2段圧縮部20aを構成する断熱真空容器24とシリンダブロック23との間に低温流体Lが貯溜(あるいは別途供給)されているという点で前述した第3参考実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第3参考実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
また、符号35は流体流入口23bの上流側近傍に位置する配管17に設けられた逆止弁(チェック弁)である。
A fourth reference embodiment of the cryogenic fluid booster according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the pressurizing device 3 for cryogenic fluid according to the present embodiment, the first-stage compression unit 10 shown in FIG. 3 is omitted, and the space between the adiabatic vacuum vessel 24 and the cylinder block 23 constituting the second-stage compression unit 20a is omitted. The third embodiment is different from the third embodiment described above in that the low-temperature fluid L is stored (or supplied separately). Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 3rd reference embodiment mentioned above.
Reference numeral 35 denotes a check valve (check valve) provided in the pipe 17 located in the vicinity of the upstream side of the fluid inflow port 23b.

本実施形態による低温流体用昇圧装置3によれば、断熱真空容器24とシリンダブロック23との間に貯溜(あるいは別途供給)された低温流体Lと、第1冷却部27および第2冷却部28内を通過する低温流体とにより、シリンダブロック23の内部で発生した熱が奪い去られることとなるので、シリンダブロック23の温度上昇を防止することができる。
これにより、シリンダ23a内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、100MPa程度)にまで効率よく圧縮することができる。また、装置の構成を簡略化することができる。
According to the low-temperature fluid booster 3 according to the present embodiment, the low-temperature fluid L stored (or supplied separately) between the adiabatic vacuum vessel 24 and the cylinder block 23, the first cooling unit 27, and the second cooling unit 28. Since the heat generated inside the cylinder block 23 is taken away by the low-temperature fluid passing through the inside, the temperature rise of the cylinder block 23 can be prevented.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the cylinder 23a can be prevented, and the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 100 MPa). In addition, the configuration of the apparatus can be simplified.

本発明による低温流体用昇圧装置の第5参考実施形態を、図8を用いて説明する。
図8(a)に示すように、低温流体用昇圧装置70は、図示しない駆動部と、この駆動部により駆動されるポンプ部71とを主たる要素として構成されたものである。
ポンプ部71は、ピストン72と、ピストンロッド73と、シリンダブロック74と、断熱真空容器75とを備えたものである。
ピストン72は、シリンダブロック74の内側に接して設けられた(嵌入された)シリンダライナ76内に往復動可能に収容された概略円筒状を呈する部材であり、その一端面(図8(a)において下側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)が圧縮され得るようになっている。
また、ピストン72の外周面(すなわち、シリンダライナ76の内周面(シリンダ壁)76aと対向する面)には、周方向に沿って複数本(本実施形態では3本)のリング溝77が形成されているとともに、これらリング溝77内には、ピストンリング(図示せず)がそれぞれ配置されている。
A fifth reference embodiment of the cryogenic fluid booster according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8A, the cryogenic fluid booster 70 is configured mainly with a drive unit (not shown) and a pump unit 71 driven by the drive unit.
The pump unit 71 includes a piston 72, a piston rod 73, a cylinder block 74, and a heat insulating vacuum container 75.
The piston 72 is a member having a substantially cylindrical shape that is accommodated in a cylinder liner 76 provided in contact with (into) the cylinder block 74 so as to be reciprocally movable, and has one end surface (FIG. 8A). In this case, a low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas, liquefied propane gas, or the like) can be compressed by the lower end face.
A plurality of (three in this embodiment) ring grooves 77 are provided along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the piston 72 (that is, the surface facing the inner peripheral surface (cylinder wall) 76a of the cylinder liner 76). In addition to being formed, piston rings (not shown) are arranged in the ring grooves 77, respectively.

ピストンロッド73は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、ピストン72の他端面中央部に連結されているとともに、その他端部は、図示しない駆動部の動力伝達部に接続されている。
動力伝達部は、駆動源からの動力によりピストンロッド73を、例えば、2mmのストロークで上下方向に直線的に往復動させるものである。
The piston rod 73 is a substantially rod-like member having a circular shape in cross section. One end of the piston rod 73 is connected to the center of the other end surface of the piston 72, and the other end is connected to a power transmission unit of a drive unit (not shown). It is connected.
The power transmission unit linearly reciprocates the piston rod 73 in a vertical direction with a stroke of, for example, 2 mm by power from a drive source.

シリンダブロック74は、その内部に概略中空円筒状のシリンダライナ76が配置されたものであり、例えば、オーステナイト系のステンレス(例えば、SUS316やSUS304等)から作られている。また、シリンダブロック74の側面(例えば、図8(a)において左側および右側の面)には、断熱真空容器75内に溜められた低温流体Lを、シリンダライナ76の外周面に形成された凹所76a内に導くための複数個(本実施形態では6個)の貫通穴74aが、周方向に沿って等間隔(本実施形態では60度間隔)に設けられている。シリンダブロック74の底面(図8(a)において下側の面)には、大気圧状態の低温流体をシリンダライナ76の内側に導く流体流入口78と、ピストン72の一端面により圧縮された(1.3MPa程度に昇圧された)低温流体が流出する流体流出口79とが設けられている。これら流体流入口78および流体流出口79には配管80がそれぞれ接続されており、流体流入口78の上流側近傍および流体流出口79の下流側近傍に位置する配管80にはそれぞれ逆止弁(チェック弁)81,82が設けられている。
また、シリンダブロック74の上面(図8(a)において上側の面)には、ピストンロッド73が貫通する貫通穴83が設けられているとともに、ピストンロッド73と貫通穴83との間には低温シール84が設けられている。
The cylinder block 74 has a generally hollow cylindrical cylinder liner 76 disposed therein, and is made of, for example, austenitic stainless steel (for example, SUS316 or SUS304). Further, on the side surface of the cylinder block 74 (for example, the left and right surfaces in FIG. 8A), the low-temperature fluid L stored in the heat insulating vacuum vessel 75 is formed on the outer peripheral surface of the cylinder liner 76. A plurality of (six in this embodiment) through-holes 74a to be led into the location 76a are provided at equal intervals (60-degree intervals in this embodiment) along the circumferential direction. The bottom surface of the cylinder block 74 (the lower surface in FIG. 8A) is compressed by a fluid inlet 78 that guides a low-temperature fluid under atmospheric pressure to the inside of the cylinder liner 76 and one end surface of the piston 72 ( There is provided a fluid outlet 79 through which a low-temperature fluid (pressurized to about 1.3 MPa) flows out. A pipe 80 is connected to each of the fluid inlet 78 and the fluid outlet 79, and a check valve (not shown) is connected to each of the pipes 80 located near the upstream side of the fluid inlet 78 and near the downstream side of the fluid outlet 79. Check valves) 81 and 82 are provided.
In addition, a through hole 83 through which the piston rod 73 passes is provided on the upper surface of the cylinder block 74 (the upper surface in FIG. 8A), and a low temperature is provided between the piston rod 73 and the through hole 83. A seal 84 is provided.

断熱真空容器75は、その内部が真空とされ、かつその内部に、例えば、銅板等の輻射シールド板(図示せず)が配置された容器である。この断熱真空容器75内には、低温流体Lが貯留(あるいは別途供給)されるようになっており、前述したシリンダブロック74全体が低温流体L内に浸かるように収容されている。   The adiabatic vacuum container 75 is a container in which the inside is evacuated and a radiation shield plate (not shown) such as a copper plate is disposed therein. In this heat insulating vacuum vessel 75, the low temperature fluid L is stored (or supplied separately), and the above-described cylinder block 74 is accommodated so as to be immersed in the low temperature fluid L.

以上の構成により、低温流体用昇圧装置70では、駆動源からの動力により上下方向へ直線的に往復動するピストンロッド73により、このピストンロッド73の一端部に接続されたピストン72がシリンダライナ76内を往復動し、流体流入口78からシリンダライナ76内に吸入された低温流体が、ピストン72の一端面により圧縮されて、所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)に加圧(昇圧)された後、流体流出口79からシリンダブロック74の外部に導き出されるようになっている。   With the configuration described above, in the cryogenic fluid booster 70, the piston 72 connected to one end of the piston rod 73 is connected to the cylinder liner 76 by the piston rod 73 that linearly reciprocates in the vertical direction by the power from the drive source. The low-temperature fluid that reciprocates inside and is sucked into the cylinder liner 76 from the fluid inlet 78 is compressed by one end surface of the piston 72 and pressurized (pressure-increasing) to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa). Then, it is led out of the cylinder block 74 from the fluid outlet 79.

つぎに、シリンダライナ76ついて、図8(b)を用いてさらに詳しく説明する。
ピストンライナ76は、摩耗しにくい金属材料(例えば、ステライト、マルテンサイト系のステンレス(例えば、SUS440C)等)からなり、その外周面には、高さ方向(図8において上下方向)に沿って複数本(本実施形態では6本)の凹所76bが設けられている。これら凹所76bは、その一端(図8において上側の端)が開放端(開放状態)とされ、その下端(図8において下側の端)が閉塞端(閉塞状態)とされている。
そして、各凹所76b内には、各凹所76bに対応して設けられた貫通穴74aを通って断熱真空容器75内に溜められた低温流体Lが流入するようになっており、これにより、シリンダライナ76全体が効率よく冷却されることとなる。また、シリンダライナ76からの熱を受けて蒸発気化した低温流体Lは、凹所76bの開放端から流出していくようになっている。
Next, the cylinder liner 76 will be described in more detail with reference to FIG.
The piston liner 76 is made of a metal material that is not easily worn (for example, stellite, martensitic stainless steel (for example, SUS440C)), and a plurality of piston liners 76 are arranged along the height direction (vertical direction in FIG. 8) on the outer peripheral surface. This (six in this embodiment) recess 76b is provided. One end (upper end in FIG. 8) of the recess 76b is an open end (open state), and the lower end (lower end in FIG. 8) is a closed end (closed state).
Then, the low temperature fluid L stored in the heat insulating vacuum vessel 75 flows into the respective recesses 76b through the through holes 74a provided corresponding to the respective recesses 76b. The entire cylinder liner 76 is efficiently cooled. Further, the low temperature fluid L evaporated by receiving heat from the cylinder liner 76 flows out from the open end of the recess 76b.

本実施形態による低温流体用昇圧装置70によれば、シリンダブロック74とシリンダライナ76との間に凹所76bが設けられ、この凹所76b内には低温流体Lが常に満たされているので、ピストンリングがシリンダライナ76の内壁面76aに沿って摺動することにより発生する摩擦熱を、低温流体Lで十分に冷却されたシリンダライナ76を介して効率よく回収することができ、装置全体の温度上昇を防止することができる。
これにより、シリンダライナ76内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまで効率よく圧縮することができるとともに、断熱真空容器75内に貯められた低温流体の蒸発気化を防止することができる。
According to the cryogenic fluid booster 70 according to the present embodiment, the recess 76b is provided between the cylinder block 74 and the cylinder liner 76, and the recess 76b is always filled with the cryogenic fluid L. Frictional heat generated when the piston ring slides along the inner wall surface 76a of the cylinder liner 76 can be efficiently recovered via the cylinder liner 76 sufficiently cooled by the low-temperature fluid L. Temperature rise can be prevented.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the cylinder liner 76 can be prevented, the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa), and an adiabatic vacuum can be obtained. Evaporation of the low temperature fluid stored in the container 75 can be prevented.

本発明による低温流体用昇圧装置の第6参考実施形態を、図9および図10を用いて説明する。
図9(a)に示すように、低温流体用昇圧装置90は、図示しない駆動部と、この駆動部により駆動されるポンプ部91とを主たる要素として構成されたものである。
ポンプ部91は、ピストン92と、ピストンロッド93と、シリンダブロック94とを備えたものである。
ピストン92は、シリンダブロック94の内側に接して設けられた(嵌入された)シリンダライナ96内に往復動可能に収容された概略円筒状を呈する部材であり、その一端面(図9(a)において下側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)が圧縮され得るようになっている。
また、ピストン92の外周面(すなわち、シリンダライナ96の内周面(シリンダ壁)96aと対向する面)には、周方向に沿って複数本(本実施形態では3本)のリング溝97が形成されているとともに、これらリング溝97内には、ピストンリング(図示せず)がそれぞれ配置されている。
A sixth reference embodiment of the cryogenic fluid booster according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 9 (a), the cryogenic fluid booster 90 includes a driving unit (not shown) and a pump unit 91 driven by the driving unit as main elements.
The pump unit 91 includes a piston 92, a piston rod 93, and a cylinder block 94.
The piston 92 is a member having a substantially cylindrical shape which is accommodated in a cylinder liner 96 provided in contact with (into) the cylinder block 94 so as to be reciprocally movable, and has one end surface (FIG. 9A). In this case, a low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas, liquefied propane gas, or the like) can be compressed by the lower end face.
In addition, a plurality of (three in the present embodiment) ring grooves 97 along the circumferential direction are formed on the outer peripheral surface of the piston 92 (that is, the surface facing the inner peripheral surface (cylinder wall) 96a of the cylinder liner 96). In addition, piston rings (not shown) are arranged in the ring grooves 97, respectively.

ピストンロッド93は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、ピストン92の他端面中央部に連結されているとともに、その他端部は、図示しない駆動部の動力伝達部に接続されている。
動力伝達部は、駆動源からの動力によりピストンロッド93を、例えば、2mmのストロークで上下方向に直線的に往復動させるものである。
The piston rod 93 is a substantially rod-like member having a circular shape in cross section, and one end portion thereof is connected to the center portion of the other end surface of the piston 92, and the other end portion is connected to a power transmission portion of a driving portion (not shown). It is connected.
The power transmission unit linearly reciprocates the piston rod 93 in a vertical direction with a stroke of, for example, 2 mm by power from a drive source.

シリンダブロック94は、その内部に概略中空円筒状のシリンダライナ96が配置されたものであり、例えば、オーステナイト系のステンレス(例えば、SUS316やSUS304等)から作られている。また、シリンダブロック74の底面(図9(a)において下側の面)には、大気圧状態の低温流体をシリンダライナ96の内側に導く流体流入口98と、ピストン92の一端面により圧縮された(1.3MPa程度に昇圧された)低温流体が流出する流体流出口99とが設けられている。これら流体流入口98および流体流出口99には配管100がそれぞれ接続されており、流体流入口98の上流側近傍および流体流出口99の下流側近傍に位置する配管100にはそれぞれ逆止弁(チェック弁)101,102が設けられている。
また、シリンダブロック94の上面(図9(a)において上側の面)には、ピストンロッド93が貫通する貫通穴103が設けられているとともに、ピストンロッド93と貫通穴103との間には低温シール104が設けられている。
The cylinder block 94 has a generally hollow cylindrical cylinder liner 96 disposed therein, and is made of, for example, austenitic stainless steel (for example, SUS316 or SUS304). Further, the cylinder block 74 is compressed on the bottom surface (the lower surface in FIG. 9A) by a fluid inlet 98 that guides a low-temperature fluid in an atmospheric pressure state to the inside of the cylinder liner 96 and one end surface of the piston 92. In addition, a fluid outlet 99 through which a low-temperature fluid (pressurized to about 1.3 MPa) flows out is provided. Pipes 100 are connected to the fluid inlet 98 and the fluid outlet 99, respectively, and check valves (not shown) are respectively connected to the pipes 100 located near the upstream side of the fluid inlet 98 and the downstream side of the fluid outlet 99. Check valves) 101 and 102 are provided.
Further, a through hole 103 through which the piston rod 93 passes is provided on the upper surface (the upper surface in FIG. 9A) of the cylinder block 94, and the temperature between the piston rod 93 and the through hole 103 is low. A seal 104 is provided.

以上の構成により、低温流体用昇圧装置90では、駆動源からの動力により上下方向へ直線的に往復動するピストンロッド93により、このピストンロッド93の一端部に接続されたピストン92がシリンダライナ96内を往復動し、流体流入口98からシリンダライナ96内に吸入された低温流体が、ピストン92の一端面により圧縮されて、所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)に加圧(昇圧)された後、流体流出口99からシリンダブロック94の外部に導き出されるようになっている。   With the above configuration, in the cryogenic fluid booster 90, the piston 92 connected to one end of the piston rod 93 is connected to the cylinder liner 96 by the piston rod 93 that linearly reciprocates in the vertical direction by the power from the drive source. The low-temperature fluid that reciprocates inside and is sucked into the cylinder liner 96 from the fluid inflow port 98 is compressed by one end surface of the piston 92, and is pressurized (increased) to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa). Then, the fluid is led out from the fluid outlet 99 to the outside of the cylinder block 94.

つぎに、シリンダライナ96ついて、図9(b)を用いてさらに詳しく説明する。
ピストンライナ96は、摩耗しにくい金属材料(例えば、ステライト、マルテンサイト系のステンレス(例えば、SUS440C)等)からなり、その肉厚部には、高さ方向(図9において上下方向)に沿って、その両端(図9において上側の端および下側の端)が開放端(開放状態)とされた、複数本(本実施形態では6本)の連通穴が設けられている。また、これら連通穴内にはそれぞれ、例えば、銅やステンレスから作られたパイプ96bが、連通穴の内側に接するように、冷やし嵌めにより嵌入されている。一のパイプ96bと、この一のパイプ96bに隣接して配置された他のパイプ96bとは、例えば、銅やステンレスから作られた複数本(本実施形態では5本)の接続管106により接続されている。また、流体流出口99の下流側に設けられた配管100は、一のパイプ96bに接続されており、流体流出口99からシリンダブロック94の外部に導き出された低温流体が、シリンダライナ96の肉厚部に設けられたパイプ96b内を、周方向に沿って順次通過していくようになっている(図9(b)または図10参照)。
Next, the cylinder liner 96 will be described in more detail with reference to FIG.
The piston liner 96 is made of a metal material that is not easily worn (for example, stellite, martensitic stainless steel (for example, SUS440C), etc.), and has a thick portion along the height direction (vertical direction in FIG. 9). A plurality (six in this embodiment) of communication holes are provided in which both ends (the upper end and the lower end in FIG. 9) are open ends (open state). In addition, a pipe 96b made of, for example, copper or stainless steel is inserted into each of the communication holes by cold fitting so as to contact the inside of the communication hole. One pipe 96b and another pipe 96b disposed adjacent to the one pipe 96b are connected by, for example, a plurality of (in this embodiment, five) connecting pipes 106 made of copper or stainless steel. Has been. Further, the pipe 100 provided on the downstream side of the fluid outlet 99 is connected to one pipe 96 b, and the low-temperature fluid led out of the cylinder block 94 from the fluid outlet 99 becomes the meat of the cylinder liner 96. The pipe 96b provided in the thick part is sequentially passed along the circumferential direction (see FIG. 9B or FIG. 10).

そして、最も下流側に位置するパイプ96bの出口端には配管100が接続されているとともに、この配管100には、低温流体用昇圧装置90により圧縮された低温流体を加熱してガス化させる蒸発器(熱交換器)30と、この蒸発器30によりガス化された低温流体を一時(一旦)貯めておく(貯溜しておく)気蓄器(蓄圧器)40とが設けられている。気蓄器40内のガス化された低温流体は、配管100を介してユースポイント(例えば、エンジン等)に供給されるとともに消費される。そして、これら蒸発器30と、気蓄器40と、低温流体用昇圧装置90とを主たる要素として燃料供給装置が構成されている。なお、図10中の符号107,108はそれぞれ、バルブ(開閉弁)を示している。   A pipe 100 is connected to the outlet end of the pipe 96b located on the most downstream side, and the pipe 100 is vaporized by heating and gasifying the low-temperature fluid compressed by the low-temperature fluid booster 90. A heat exchanger (heat exchanger) 30 and an air accumulator (pressure accumulator) 40 that temporarily (temporarily) stores (stores) the low-temperature fluid gasified by the evaporator 30 are provided. The gasified cryogenic fluid in the gas accumulator 40 is supplied to a use point (for example, an engine or the like) via the pipe 100 and consumed. And the fuel supply apparatus is comprised by making these evaporator 30, the air accumulator 40, and the pressure | voltage rise apparatus 90 for low temperature fluids into the main elements. In addition, the code | symbols 107 and 108 in FIG. 10 have each shown the valve | bulb (open / close valve).

本実施形態による低温流体用昇圧装置90によれば、シリンダライナ76の肉厚部内に複数本のパイプ96bが設けられ、これらパイプ96b内には低温流体が常時通過させられているので、ピストンリングがシリンダライナ96の内壁面96aに沿って摺動することにより発生する摩擦熱を、低温流体で十分に冷却されたシリンダライナ96を介して効率よく回収することができ、装置全体の温度上昇を防止することができる。
これにより、シリンダライナ96内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまで効率よく圧縮することができる。
According to the pressurizing device 90 for a low temperature fluid according to the present embodiment, a plurality of pipes 96b are provided in the thick part of the cylinder liner 76, and the low temperature fluid is always passed through the pipes 96b. The frictional heat generated by sliding along the inner wall surface 96a of the cylinder liner 96 can be efficiently recovered via the cylinder liner 96 sufficiently cooled by the low-temperature fluid, and the temperature rise of the entire apparatus can be achieved. Can be prevented.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the cylinder liner 96 can be prevented, and the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa).

本発明による低温流体用昇圧装置の第7参考実施形態を、図11を用いて説明する。
図11に示すように、低温流体用昇圧装置110は、図示しない駆動部と、この駆動部により駆動されるポンプ部111とを主たる要素として構成されたものである。
ポンプ部111は、ピストン112と、ピストンロッド113と、シリンダブロック114と、断熱真空容器115とを備えたものである。
ピストン112は、その高さ方向における中間部に、周方向に沿って凹所112aが形成された、断面視I字状を呈する概略円筒状の部材で、シリンダブロック114の内部に形成されたシリンダ114b内に往復動可能に収容されており、その一端面(図11において下側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)が圧縮され得るようになっている。
ピストン112の一端部(図11において凹所112aの下側に位置する拡径した部分)および他端部(図11において凹所112aの上側に位置する拡径した部分)の外周面(すなわち、シリンダ114bの内周面(シリンダ壁)と対向する面)には、周方向に沿ってそれぞれリング溝117が一本ずつ形成されているとともに、これらリング溝117内には、ピストンリング(図示せず)がそれぞれ配置されている。
また、ピストン112の他端部の周端部には、板厚方向(図11において上下方向)に貫通する連通穴112bが、周方向に沿って複数個(例えば、60度間隔で6個)設けられている。
A seventh embodiment of the cryogenic fluid booster according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 11, the cryogenic fluid booster 110 includes a drive unit (not shown) and a pump unit 111 driven by the drive unit as main elements.
The pump unit 111 includes a piston 112, a piston rod 113, a cylinder block 114, and a heat insulating vacuum container 115.
The piston 112 is a substantially cylindrical member having an I-shaped cross-sectional view having a recess 112a formed along the circumferential direction at an intermediate portion in the height direction, and a cylinder formed inside the cylinder block 114. 114b is accommodated in a reciprocating manner, and a low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide, liquefied natural gas, liquefied propane gas, etc.) is contained by one end face (lower end face in FIG. 11). It can be compressed.
The outer peripheral surface (namely, the diameter-expanded portion located on the lower side of the recess 112a in FIG. 11) and the other end portion (the diameter-expanded portion located on the upper side of the recess 112a in FIG. 11) of the piston 112 (that is, A ring groove 117 is formed along the circumferential direction on the inner peripheral surface (cylinder wall) of the cylinder 114b, and a piston ring (not shown) is formed in each ring groove 117. Are arranged.
Further, a plurality of communication holes 112b penetrating in the plate thickness direction (vertical direction in FIG. 11) are provided in the circumferential end portion of the other end portion of the piston 112 along the circumferential direction (for example, six at intervals of 60 degrees). Is provided.

ピストンロッド113は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、ピストン112の他端面中央部に連結されているとともに、その他端部は、図示しない駆動部の動力伝達部に接続されている。
動力伝達部は、駆動源からの動力によりピストンロッド113を、例えば、2mmのストロークで上下方向に直線的に往復動させるものである。
The piston rod 113 is a substantially rod-like member having a circular shape in cross section, and one end thereof is connected to the central portion of the other end surface of the piston 112, and the other end is connected to a power transmission portion of a drive unit (not shown). It is connected.
The power transmission unit linearly reciprocates the piston rod 113 in a vertical direction with a stroke of, for example, 2 mm by power from a drive source.

シリンダブロック114は、その内部に概略中空円筒状のシリンダ114bを有する部材であり、その側面(例えば、図11において左側および右側の面)には、断熱真空容器115内に溜められた低温流体Lを、シリンダ114b内に導くための複数個(例えば、6個)の貫通穴114aが、周方向に沿って等間隔(例えば、60度間隔)に設けられている。シリンダブロック114の底面(図11において下側の面)には、大気圧状態の低温流体をシリンダ114bの内側に導く流体流入口118と、ピストン112の一端面により圧縮された(1.3MPa程度に昇圧された)低温流体が流出する流体流出口119とが設けられている。これら流体流入口118および流体流出口119には配管180がそれぞれ接続されており、流体流入口118の上流側近傍および流体流出口119の下流側近傍に位置する配管180にはそれぞれ逆止弁(チェック弁)181,182が設けられている。
また、シリンダブロック114の上面(図11において上側の面)には、ピストンロッド113が貫通する貫通穴183が設けられているとともに、ピストンロッド113と貫通穴83との間には低温シール84が設けられている。
The cylinder block 114 is a member having an approximately hollow cylindrical cylinder 114b therein, and the low-temperature fluid L stored in the heat insulating vacuum vessel 115 is disposed on the side surfaces (for example, the left and right surfaces in FIG. 11). A plurality of (for example, six) through holes 114a for guiding the gas into the cylinder 114b are provided at equal intervals (for example, at intervals of 60 degrees) along the circumferential direction. The bottom surface of the cylinder block 114 (the lower surface in FIG. 11) is compressed by a fluid inlet 118 that guides a low-temperature fluid under atmospheric pressure to the inside of the cylinder 114b and one end surface of the piston 112 (about 1.3 MPa). And a fluid outlet 119 through which a low-temperature fluid is discharged. Pipes 180 are connected to the fluid inlet 118 and the fluid outlet 119, respectively, and check valves (not shown) are respectively connected to the pipes 180 located near the upstream side of the fluid inlet 118 and the downstream side of the fluid outlet 119. Check valves) 181 and 182 are provided.
A through hole 183 through which the piston rod 113 passes is provided on the upper surface (the upper surface in FIG. 11) of the cylinder block 114, and a low temperature seal 84 is provided between the piston rod 113 and the through hole 83. Is provided.

断熱真空容器115は、その内部が真空とされ、かつその内部に、例えば、銅板等の輻射シールド板(図示せず)が配置された容器である。この断熱真空容器115内には、低温流体Lが貯留(あるいは別途供給)されるようになっており、前述したシリンダブロック114全体が低温流体L内に浸かるように収容されている。   The adiabatic vacuum container 115 is a container in which the inside is evacuated and a radiation shield plate (not shown) such as a copper plate is disposed therein. In this heat insulating vacuum vessel 115, the low temperature fluid L is stored (or supplied separately), and the entire cylinder block 114 described above is accommodated in the low temperature fluid L.

以上の構成により、低温流体用昇圧装置110では、駆動源からの動力により上下方向へ直線的に往復動するピストンロッド113により、このピストンロッド113の一端部に接続されたピストン112がシリンダ114b内を往復動し、流体流入口118からシリンダ114b内に吸入された低温流体が、ピストン112の一端面により圧縮されて、所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)に加圧(昇圧)された後、流体流出口119からシリンダブロック114の外部に導き出されるようになっている。
また、ピストン112が下死点から上死点に移動するときには、ピストン112の凹所112a内に、シリンダブロック114の側面に形成された貫通穴114aおよびピストン112の他端部に形成された連通穴112bを通って断熱真空容器115内に溜められた低温流体Lが流入するようになっており、これにより、ピストン112全体が効率よく冷却されることとなる。一方、ピストン112が上死点から下死点に移動するときには、ピストン112(あるいはシリンダ114)からの熱を受けて蒸発気化した低温流体Lが、連通穴112bおよび貫通穴114aを通って断熱真空容器115内に戻されるようになっている。
With the above configuration, in the cryogenic fluid booster 110, the piston 112 connected to one end of the piston rod 113 is moved into the cylinder 114b by the piston rod 113 that linearly reciprocates in the vertical direction by the power from the drive source. The low-temperature fluid sucked into the cylinder 114b from the fluid inlet 118 is compressed by one end surface of the piston 112 and pressurized (increased) to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa). Thereafter, the fluid is led out from the fluid outlet 119 to the outside of the cylinder block 114.
Further, when the piston 112 moves from the bottom dead center to the top dead center, the through hole 114a formed in the side surface of the cylinder block 114 and the communication formed in the other end of the piston 112 in the recess 112a of the piston 112. The low-temperature fluid L stored in the heat insulating vacuum vessel 115 flows through the hole 112b, so that the entire piston 112 is efficiently cooled. On the other hand, when the piston 112 moves from the top dead center to the bottom dead center, the low-temperature fluid L evaporated and evaporated by receiving heat from the piston 112 (or the cylinder 114) passes through the communication hole 112b and the through hole 114a to form an adiabatic vacuum. The container 115 is returned to the inside.

本実施形態による低温流体用昇圧装置110によれば、ピストン112の凹所112a内に低温流体Lが導かれ、ピストン112全体が冷却されることとなるので、ピストンリングがシリンダ114bの内壁面に沿って摺動することにより発生する摩擦熱を、低温流体Lで十分に冷却されたピストン112(あるいはシリンダ114)を介して効率よく回収することができ、装置全体の温度上昇を防止することができる。
これにより、シリンダ114b内に吸い込まれた低温流体の蒸発気化を防止することができ、低温流体を所望の圧力(例えば、1.3MPa程度)にまで効率よく圧縮することができる。
According to the booster 110 for low-temperature fluid according to the present embodiment, the low-temperature fluid L is guided into the recess 112a of the piston 112 and the entire piston 112 is cooled, so that the piston ring is attached to the inner wall surface of the cylinder 114b. Frictional heat generated by sliding along can be efficiently recovered through the piston 112 (or cylinder 114) sufficiently cooled by the low-temperature fluid L, and temperature rise of the entire apparatus can be prevented. it can.
Thereby, evaporation of the low temperature fluid sucked into the cylinder 114b can be prevented, and the low temperature fluid can be efficiently compressed to a desired pressure (for example, about 1.3 MPa).

なお、本実施形態では第1冷却部27および第2冷却部28の双方を具備させたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、いずれか一方の冷却部のみを具備させることも可能である。
また、第3参考実施形態のところで説明した第1冷却部27および第2冷却部28は、第1段圧縮部10のシリンダブロック13および断熱真空容器14にも適用することができる。
In addition, although this embodiment demonstrated what comprised both the 1st cooling part 27 and the 2nd cooling part 28, this invention is not limited to this, It comprises only any one cooling part. It is also possible to make it.
The first cooling unit 27 and the second cooling unit 28 described in the third reference embodiment can also be applied to the cylinder block 13 and the heat insulating vacuum container 14 of the first stage compression unit 10.

さらに、第3参考実施形態、第1実施形態、および第4参考実施形態のところで説明した第2冷却部28,68は、これら第2冷却部28,68を構成する配管17,57が、輻射シールド板26,66の外周面(あるいは内周面)に沿って、上方から下方に(あるいは下方から上方に)向かって巻き付けられているとさらに好適である。
これにより、輻射シールド板26,66全体を最も効果的に冷却することができる。
Further, in the second cooling parts 28 and 68 described in the third reference embodiment, the first embodiment, and the fourth reference embodiment, the pipes 17 and 57 constituting the second cooling parts 28 and 68 are radiated. More preferably, the shield plates 26 and 66 are wound from the upper side to the lower side (or from the lower side to the upper side) along the outer peripheral surface (or inner peripheral surface).
Thereby, the radiation shield plates 26 and 66 can be cooled most effectively.

さらに、第3参考実施形態および第4参考実施形態のところで説明した第1冷却部27の代わりに、第5参考実施形態および第6参考実施形態のところで説明した構成(すなわち、シリンダライナ76,96を低温流体で冷却する構成)を採用することもできる。   Furthermore, instead of the first cooling unit 27 described in the third reference embodiment and the fourth reference embodiment, the configuration described in the fifth reference embodiment and the sixth reference embodiment (that is, the cylinder liners 76 and 96). Can be adopted.

さらにまた、第5参考実施形態および第6参考実施形態のところで説明した構成(すなわち、シリンダライナ76,96を低温流体で冷却する構成)は、第1参考実施形態ないし第3参考実施形態のところで説明したシリンダブロック13、第1参考実施形態および第2参考実施形態のところで説明したシリンダブロック23、および第1実施形態ないし第3実施形態のところで説明したシリンダブロック53,153にも適宜必要に応じて適用することができる。   Furthermore, the configuration described in the fifth reference embodiment and the sixth reference embodiment (that is, the configuration in which the cylinder liners 76 and 96 are cooled with a low-temperature fluid) is the same as that in the first to third reference embodiments. The cylinder block 13 described, the cylinder block 23 described in the first reference embodiment and the second reference embodiment, and the cylinder blocks 53 and 153 described in the first to third embodiments are also appropriately required. Can be applied.

さらにまた、第1参考実施形態ないし第3参考実施形態、および第4参考実施形態のところで説明した逆止弁16,25は、断熱真空容器14,24の内側に配置されているとさらに好適である。このようにすることにより、デッドスペースを低減させることができ、装置を配置するときの自由度が増すこととなる。   Furthermore, the check valves 16 and 25 described in the first to third reference embodiments and the fourth reference embodiment are more preferably disposed inside the heat insulating vacuum containers 14 and 24. is there. By doing in this way, dead space can be reduced and the freedom degree when arrange | positioning an apparatus will increase.

さらにまた、第6参考実施形態のところで説明したシリンダライナ96は、第5参考実施形態と同様、断熱真空容器75内に貯留(あるいは別途供給)された低温流体L内に、直接漬けるようにすることもできる。これにより、パイプ96bおよび接続管106を省略することができて、製造コストの低減化を図ることができる。   Furthermore, the cylinder liner 96 described in the sixth reference embodiment is directly immersed in the low-temperature fluid L stored (or supplied separately) in the heat-insulated vacuum vessel 75 as in the fifth reference embodiment. You can also. Thereby, the pipe 96b and the connecting pipe 106 can be omitted, and the manufacturing cost can be reduced.

さらにまた、第6参考実施形態のところで説明したパイプ96bおよび接続管106は、単なる一本のパイプで構成することもできる。このようにすることにより、パイプ96bと接続管106とを接続する継ぎ手をなくすことができるので、製造コストの低減化を図ることができるとともに、継ぎ手からのリークをなくすことができ、装置の信頼性を向上させることができる。   Furthermore, the pipe 96b and the connecting pipe 106 described in the sixth reference embodiment can be configured by a single pipe. By doing so, the joint that connects the pipe 96b and the connecting pipe 106 can be eliminated, so that the manufacturing cost can be reduced, and leakage from the joint can be eliminated. Can be improved.

1 低温流体用昇圧装置
1a 低温流体用昇圧装置
1b 低温流体用昇圧装置
2 低温流体用昇圧装置
2a 低温流体用昇圧装置
2b 低温流体用昇圧装置
3 低温流体用昇圧装置
10 第1段圧縮部
11 ピストン(第1のピストン)
11a ピストンリング
13 シリンダブロック(第1のシリンダブロック)
14 断熱真空容器(第1の断熱真空容器)
17a 配管
20 第2段圧縮部
20a 第2段圧縮部
21 ピストン(第2のピストン)
21a ピストンリング
23 シリンダブロック(第2のシリンダブロック)
24 断熱真空容器(第2の断熱真空容器)
26 輻射シールド板
27 第1冷却部
28 第2冷却部
30 蒸発器
40 気蓄器
51 ピストン
51a’ピストンリング
51b’ピストンリング
51c’ピストンリング
53 シリンダブロック
54 断熱真空容器
66 輻射シールド板
67 第1冷却部
68 第2冷却部
70 低温流体用昇圧装置
72 ピストン
74 シリンダブロック
75 断熱真空容器
90 低温流体用昇圧装置
91 ピストン
94 シリンダブロック
110 低温流体用昇圧装置
112 ピストン
112a 凹所
114 シリンダブロック
115 断熱真空容器
153 シリンダブロック
154 断熱真空容器
F フランジ部
S1 第1加圧室
S2 第2加圧室
T タンク
L 低温流体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Booster for low temperature fluid 1a Booster for low temperature fluid 1b Booster for low temperature fluid 2 Booster for low temperature fluid 2a Booster for low temperature fluid 2b Booster for low temperature fluid 3 Booster for low temperature fluid 10 First stage compression part 11 Piston (First piston)
11a Piston ring 13 Cylinder block (first cylinder block)
14 Insulated vacuum container (first insulated vacuum container)
17a Piping 20 Second stage compression part 20a Second stage compression part 21 Piston (second piston)
21a Piston ring 23 Cylinder block (second cylinder block)
24 Insulated vacuum container (second insulated vacuum container)
26 Radiation Shield Plate 27 First Cooling Unit 28 Second Cooling Unit 30 Evaporator 40 Air Accumulator 51 Piston 51a 'Piston Ring 51b' Piston Ring 51c 'Piston Ring 53 Cylinder Block 54 Insulated Vacuum Vessel 66 Radiation Shield Plate 67 First Cooling Part 68 Second cooling part 70 Cryogenic pressure booster 72 Piston 74 Cylinder block 75 Heat insulation vacuum container 90 Cryogenic fluid pressure booster 91 Piston 94 Cylinder block 110 Cryogenic fluid pressure booster 112 Piston 112a Recess 114 Cylinder block 115 Heat insulation vacuum container 153 Cylinder block 154 Thermal insulation vacuum vessel F Flange S1 First pressurization chamber S2 Second pressurization chamber T Tank L Low temperature fluid

Claims (5)

外周面にピストンリングを有するピストンと、前記ピストンを摺動可能に収容し、前記ピストンの一端面により低温流体が圧縮される第1加圧室、および前記ピストンの他端面により前記第1加圧室で圧縮された低温流体がさらに圧縮される第2加圧室を有するシリンダブロックと、前記ピストンおよび前記シリンダブロックを収容する断熱真空容器と、を備える低温流体用昇圧装置であって、
前記シリンダブロックに、第1冷却部が設けられていることを特徴とする低温流体用昇圧装置。
A piston having a piston ring on the outer peripheral surface, a first pressurizing chamber in which the piston is slidably accommodated and a low-temperature fluid is compressed by one end surface of the piston, and the first pressurizing by the other end surface of the piston A cryogenic fluid booster comprising: a cylinder block having a second pressurizing chamber in which the cryogenic fluid compressed in the chamber is further compressed; and a heat insulating vacuum container that houses the piston and the cylinder block,
A pressurizing device for low temperature fluid, wherein the cylinder block is provided with a first cooling section.
前記断熱真空容器の内部に輻射シールド板が設けられているとともに、この輻射シールド板に、第2冷却部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の低温流体用昇圧装置。   2. The booster for a low-temperature fluid according to claim 1, wherein a radiation shield plate is provided inside the heat insulating vacuum vessel, and a second cooling unit is provided on the radiation shield plate. 前記第1加圧室と前記第2加圧室との間に位置するシリンダブロックが、低熱伝導率の材料により構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の低温流体用昇圧装置。   3. The pressurization for a low-temperature fluid according to claim 1, wherein a cylinder block located between the first pressurization chamber and the second pressurization chamber is made of a material having low thermal conductivity. apparatus. 前記断熱真空容器の内部に低温流体を貯留するタンクが設けられているとともに、前記第1の加圧室の側に位置するシリンダブロックが、前記タンク内に溜められた低温流体中に浸かるように構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧装置。   A tank for storing a low-temperature fluid is provided inside the heat insulating vacuum container, and a cylinder block located on the first pressurizing chamber side is immersed in the low-temperature fluid stored in the tank. The booster for low-temperature fluid according to any one of claims 1 to 3, wherein the booster is configured. 請求項1から4のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧装置と、
前記低温流体用昇圧装置により昇圧された低温流体をガス化する蒸発器と、
前記蒸発器によりガス化された低温流体を一時貯溜しておく気蓄器とが設けられていることを特徴とする燃料供給装置。
A pressurizing device for cryogenic fluid according to any one of claims 1 to 4,
An evaporator for gasifying the low-temperature fluid boosted by the low-temperature fluid booster;
A fuel supply device comprising: an air accumulator for temporarily storing a low-temperature fluid gasified by the evaporator.
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